JP5574534B2 - Composite crucible - Google Patents
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Description
本発明は、シリコン結晶の製造に用いられる複合ルツボ及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a composite crucible used for manufacturing a silicon crystal and a method for manufacturing the same.
近年、環境問題やエネルギー問題への配慮から太陽電池の需要が一段と高まっている。太陽電池は、発電部に用いられる半導体材料の種類に基づいて、大きく分けて「シリコン系太陽電池」と「化合物半導体系太陽電池」の2種類に分類される。さらに、シリコン系太陽電池は、「結晶シリコン系太陽電池」と「アモルファス(非晶質)シリコン系太陽電池」に分類され、結晶シリコン系太陽電池は「シリコン単結晶系太陽電池」と「シリコン多結晶系太陽電池」に分類される。 In recent years, the demand for solar cells has increased further due to consideration of environmental issues and energy issues. Solar cells are roughly classified into two types, “silicon-based solar cells” and “compound semiconductor-based solar cells”, based on the type of semiconductor material used in the power generation unit. Furthermore, silicon-based solar cells are classified into “crystalline silicon-based solar cells” and “amorphous (amorphous) silicon-based solar cells”, and crystalline silicon-based solar cells are classified as “silicon single-crystal solar cells” and “silicon-rich solar cells”. It is classified as “crystalline solar cell”.
太陽電池として最も重要な特性である変換効率に注目すると、近年、化合物半導体系太陽電池はこれらの中で最も高く25%近くに達し、次にシリコン単結晶系太陽電池が20%前後と続き、シリコン多結晶系太陽電池やアモルファスシリコン系太陽電池等は5〜15%程度となっている。一方、材料コストに注目すると、シリコンは、地球上で酸素に次いで2番目に多い元素であり、化合物半導体に比べ格段に安いため、シリコン系太陽電池が最も広く普及している。なお、「変換効率」とは、「太陽電池セルに入射した光のエネルギーに対し、太陽電池により電気エネルギーに変換して取り出すことができたエネルギーの割合」をパーセンテージ(%)で表した値を言う。 Focusing on the conversion efficiency, which is the most important characteristic as a solar cell, in recent years, compound semiconductor solar cells are the highest of these, reaching nearly 25%, followed by silicon single crystal solar cells at around 20%, Silicon polycrystalline solar cells, amorphous silicon solar cells and the like are about 5 to 15%. On the other hand, when paying attention to the material cost, silicon is the second most element after oxygen on the earth, and it is much cheaper than compound semiconductors. Therefore, silicon solar cells are most widely used. “Conversion efficiency” is a value expressed as a percentage (%) of “the ratio of the energy of light incident on the solar cell that can be converted into electric energy by the solar cell and extracted”. say.
次に、シリコン単結晶系太陽電池の製造方法を簡単に説明する。まず、太陽電池セルの基板となるシリコンウェハーを得るために、チョクラルスキー法(CZ法)や浮遊帯域溶融法(FZ法)により、円柱状のシリコン単結晶のインゴットを製造する。例えばCZ法では、石英ガラスルツボに投入された多結晶シリコンを加熱により溶融し、得られたシリコン融液に種結晶を浸漬させながら徐々に引き上げることによりシリコン単結晶が製造される。さらに、このインゴットをスライスして、例えば厚さ300μm程度の薄いウェハーに加工し、ウェハー表面を薬液でエッチングして表面上の加工歪みを取り除くことによって太陽電池となるウェハー(基板)が得られる。このウェハーに不純物(ドーパント)の拡散処理を施してウェハーの片側にPN接合面を形成した後、両面に電極を形成し、さらに太陽光の入射側表面に光の反射による光エネルギーの損失を減らすための反射防止膜を形成することで太陽電池が完成する。太陽電池においては、より大電流を得るために、より大面積の太陽電池セルを製造することが重要である。上記CZ法は、大直径のシリコン単結晶を容易に製造することができ、製造される単結晶の強度にも優れることから、大面積の太陽電池セルを製造するための基板材料となる大直径シリコンウェハーを得る方法として好適である。 Next, a method for manufacturing a silicon single crystal solar cell will be briefly described. First, in order to obtain a silicon wafer as a substrate of a solar battery cell, a cylindrical silicon single crystal ingot is manufactured by the Czochralski method (CZ method) or the floating zone melting method (FZ method). For example, in the CZ method, polycrystalline silicon put into a quartz glass crucible is melted by heating, and a silicon single crystal is produced by gradually pulling up while immersing a seed crystal in the obtained silicon melt. Further, the ingot is sliced and processed into a thin wafer having a thickness of, for example, about 300 μm, and the wafer surface (substrate) serving as a solar cell is obtained by removing the processing distortion on the surface by etching the wafer surface with a chemical solution. This wafer is subjected to impurity (dopant) diffusion treatment to form a PN junction surface on one side of the wafer, and then electrodes are formed on both sides, further reducing light energy loss due to light reflection on the sunlight incident side surface. A solar cell is completed by forming an antireflection film for the purpose. In a solar battery, it is important to manufacture a larger area solar cell in order to obtain a larger current. Since the CZ method can easily produce a large-diameter silicon single crystal and is excellent in strength of the produced single crystal, the large-diameter serving as a substrate material for producing a large-area solar cell. It is suitable as a method for obtaining a silicon wafer.
一方、シリコン多結晶系太陽電池の製造では、溶融シリコンを鋳型で凝固させる鋳造法(以下、「キャスト法」ともいう)、又は電磁誘導による連続鋳造法(以下、「電磁鋳造法」ともいう)が好ましく採用されており、チョクラルスキー法で製造される単結晶シリコン基板よりも低コストで基板材料を製造することができる。キャスト法ではルツボ内で原料である高純度シリコンを加熱溶解し、ドープ材である微量のボロン等を均一添加したのち、そのままルツボの中で凝固させるか、または鋳型に流し込んで凝固させる。キャスト法に用いられるルツボや鋳型は、耐熱性および形状安定性に優れ、不純物含有量が少ないことが求められるので、ルツボには石英が用いられ、また鋳型には黒鉛が用いられる。 On the other hand, in the production of silicon polycrystalline solar cells, a casting method in which molten silicon is solidified with a mold (hereinafter also referred to as “casting method”) or a continuous casting method by electromagnetic induction (hereinafter also referred to as “electromagnetic casting method”). Is preferably employed, and the substrate material can be manufactured at a lower cost than the single crystal silicon substrate manufactured by the Czochralski method. In the casting method, high-purity silicon as a raw material is heated and dissolved in a crucible, and a small amount of boron as a dope material is added uniformly, and then solidified in a crucible or poured into a mold and solidified. Since the crucible and mold used in the casting method are required to have excellent heat resistance and shape stability and to have a small impurity content, quartz is used for the crucible and graphite is used for the mold.
シリコン結晶の製造に用いる石英ルツボには、長時間且つマルチプルな引き上げ又は鋳造に耐え得る高温下での粘性が高いものが求められている。また、低コストで容易に製造できることも求められている。耐熱強度が高い従来の石英ルツボとしては、ルツボの外表面付近を高濃度のアルミニウム(Al)含有層とするもの、外表面にバリウム(Ba)等の結晶化促進剤を塗布したもの、ルツボの外表面にアルミナ、ムライト等による安定化層を形成したもの等が知られている(特許文献1〜3参照)。
Quartz crucibles used for the production of silicon crystals are required to have a high viscosity at high temperatures that can withstand prolonged pulling or casting. In addition, it is required to be easily manufactured at low cost. Conventional quartz crucibles with high heat resistance strength include those in which the vicinity of the outer surface of the crucible is a layer containing a high concentration of aluminum (Al), the outer surface of which is coated with a crystallization accelerator such as barium (Ba), Those having a stabilization layer formed of alumina, mullite or the like on the outer surface are known (see
しかしながら、例えばアルミニウム濃度を高めた従来の石英ガラスルツボは粘性が比較的高いものの、マルチプルな引き上げに十分な耐熱強度でない。また、結晶化促進剤としてバリウムが表面に塗布された従来の石英ガラスルツボによればルツボの表面を効率よく結晶化させて強化することができるが、コーティングの手間が必要となり、毒性が強いバリウムの取り扱いも問題となる。また、外表面に安定化層が形成された従来の石英ガラスルツボは、安定化層が1mm程度の薄い層を溶射法によって形成しており、ルツボ全体の耐熱強度を高めることができるが、薄い層によって補強されているに過ぎず、強度のさらなる向上が求められている。 However, for example, a conventional quartz glass crucible with an increased aluminum concentration has a relatively high viscosity but does not have sufficient heat resistance for multiple pulling. Further, according to the conventional quartz glass crucible coated with barium on the surface as a crystallization accelerator, the surface of the crucible can be efficiently crystallized and strengthened, but it requires labor of coating and is highly toxic barium. Handling is also a problem. In addition, the conventional quartz glass crucible having a stabilization layer formed on the outer surface is formed by forming a thin layer having a stabilization layer of about 1 mm by a thermal spraying method, and the heat resistance strength of the entire crucible can be increased. It is only reinforced by the layer, and further improvement in strength is required.
したがって、本発明の目的は、高温下での粘性が高く長時間使用することができ、さらに低コストで製造可能なルツボ及びその製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a crucible that has a high viscosity at high temperatures and can be used for a long time, and can be manufactured at low cost, and a method for manufacturing the crucible.
本願発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、石英ガラスルツボの上端部にムライト質な補強層を設けることにより、ルツボの耐久性を向上させることができることを見出した。石英ガラスルツボは長時間の使用によってその側壁部が内側に倒れ込むことがあるが、上端部に補強層を設けた場合には、そのような内倒れを防止することができる。また、ルツボ全体又は大部分をムライト質な材料によって形成することも考えられるが、その内表面に石英ガラス層を形成する場合には、ムライトと石英ガラスとの熱膨張率の違いによってルツボの加熱中に割れが生じるおそれがある。しかし、リム上端部のみを補強層とした場合にはそのような割れが生じることがなく、長時間の使用が可能となる。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that the durability of the crucible can be improved by providing a mullite reinforcing layer at the upper end of the quartz glass crucible. The quartz glass crucible sometimes falls inward when used for a long time, but when a reinforcing layer is provided at the upper end, such inward fall can be prevented. In addition, the crucible may be entirely or mostly formed of a mullite material, but when a quartz glass layer is formed on the inner surface of the crucible, the crucible is heated due to the difference in thermal expansion coefficient between mullite and quartz glass. There is a risk of cracking inside. However, when only the upper end portion of the rim is used as the reinforcing layer, such a crack does not occur, and it can be used for a long time.
本発明はこのような技術的知見に基づいてなされたものであり、本発明による複合ルツボは、側壁部及び底部を有する石英ガラスルツボ本体と、前記石英ガラスルツボ本体の上端部の外表面側に設けられた補強層とを備え、前記補強層は、アルミナとシリカを主成分とするムライト質な材料からなることを特徴としている。 The present invention has been made based on such technical knowledge, and the composite crucible according to the present invention is provided on the outer surface side of a quartz glass crucible body having a side wall portion and a bottom portion, and an upper end portion of the quartz glass crucible body. The reinforcing layer is made of a mullite material mainly composed of alumina and silica.
本発明によれば、石英ガラスからなるルツボ本体の上端部にムライト質な補強層が設けられているので、ルツボの上端部の耐熱強度を高めることができる。したがってルツボの強度を維持することができ、長時間の使用が可能である。また、ルツボの大部分は石英ガラスによって構成されているので、これまでの石英ガラスルツボと同様に取り扱うことができ、取り扱いも容易である。 According to the present invention, since the mullite reinforcing layer is provided on the upper end portion of the crucible body made of quartz glass, the heat resistance strength of the upper end portion of the crucible can be increased. Therefore, the strength of the crucible can be maintained, and it can be used for a long time. In addition, since most of the crucible is made of quartz glass, it can be handled in the same manner as conventional quartz glass crucibles and is easy to handle.
本発明において、前記補強層の高さは、前記側壁部の高さの1/10以上且つ1/2以下であることが好ましい。補強層の高さが前記側壁部の高さの1/10未満の場合には、補強層としての機能が発揮されず、側壁部の内倒れが生じるからであり、補強層の高さが前記側壁部の高さの1/2を超える場合には、ルツボの加熱昇温時に両者の熱膨張率の違いによってルツボ側壁部の割れが生じる可能性が高いからである。 In this invention, it is preferable that the height of the said reinforcement layer is 1/10 or more and 1/2 or less of the height of the said side wall part. When the height of the reinforcing layer is less than 1/10 of the height of the side wall portion, the function as the reinforcing layer is not exhibited and the side wall portion falls down, and the height of the reinforcing layer is This is because when the height of the side wall portion exceeds 1/2, the crucible side wall portion is likely to crack due to the difference in thermal expansion coefficient between the two when the temperature of the crucible is heated.
本発明においては、前記補強層と前記石英ガラスルツボ本体との間に設けられ、ルツボの上方から下方に向かってアルミニウム濃度が低下する濃度勾配を有する緩衝層をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、ムライト質な補強層と石英ガラスとの上下方向の境界の接合性を十分に高めることができる。 In the present invention, it is preferable to further include a buffer layer provided between the reinforcing layer and the quartz glass crucible body and having a concentration gradient in which the aluminum concentration decreases from the upper side to the lower side of the crucible. According to this configuration, it is possible to sufficiently enhance the bondability at the boundary between the mullite reinforcing layer and the quartz glass in the vertical direction.
本発明において、前記石英ガラスルツボ本体は、ルツボの外表面側に設けられた多数の微少な気泡を含む不透明石英ガラス層と、ルツボの内表面側に設けられた透明石英ガラス層を有することが好ましい。不透明石英ガラス層によって保温性を高め、シリコン融液を均一に加熱することができ、透明石英ガラス層によってシリコン単結晶の製造歩留まりを向上させることができる。 In the present invention, the quartz glass crucible body has an opaque quartz glass layer containing a large number of minute bubbles provided on the outer surface side of the crucible and a transparent quartz glass layer provided on the inner surface side of the crucible. preferable. The opaque quartz glass layer can improve the heat retention, heat the silicon melt uniformly, and the transparent quartz glass layer can improve the production yield of silicon single crystals.
本発明において、前記補強層は、ルツボの肉厚方向に対して前記不透明石英ガラス層と同じ層に設けられていてもよく、前記不透明石英ガラス層の外側であって、前記不透明石英ガラス層の外表面に接して設けられていてもよい。いずれの場合も、石英ガラスルツボ本体を補強することができ、長時間使用しても変形の少ないルツボを提供することができる。 In the present invention, the reinforcing layer may be provided in the same layer as the opaque quartz glass layer with respect to the thickness direction of the crucible, outside the opaque quartz glass layer, It may be provided in contact with the outer surface. In either case, the quartz glass crucible body can be reinforced, and a crucible with little deformation can be provided even when used for a long time.
本発明において、前記ルツボ本体に含まれるアルミニウムの濃度は、ルツボ本体の外表面側から内表面側に向かって低下する濃度勾配を有することが好ましい。この構成によれば、ルツボ本体の外表面側の粘性を十分に高めつつ、内表面付近の熱膨張率が石英ガラスの熱膨張率に近づくので、両者の接合力を高めることができる。また、ルツボ内のシリコン融液の不純物汚染を防止することもできる。 In the present invention, it is preferable that the concentration of aluminum contained in the crucible body has a concentration gradient that decreases from the outer surface side to the inner surface side of the crucible body. According to this configuration, since the coefficient of thermal expansion near the inner surface approaches the coefficient of thermal expansion of quartz glass while sufficiently increasing the viscosity on the outer surface side of the crucible body, the bonding force between the two can be increased. Further, impurity contamination of the silicon melt in the crucible can be prevented.
また、上記課題を解決するため、本発明による複合ルツボの製造方法は、前記複合ルツボの形状に合わせたキャビティを有するモールドを回転させながら、ルツボの上端部に対応する前記モールド内の所定の位置にアルミナ粉と石英粉とを所定の比率で含むムライト原料粉を充填するとともに、前記ムライト粉が充填された前記上部領域よりも下方の下部領域に第2の石英粉を充填する工程と、前記ムライト原料粉及び前記第2の石英粉による層の内側に第3の石英粉を充填する工程と、前記ムライト原料粉、前記第2の石英粉及び前記第3の石英粉を加熱溶融することにより、ルツボの外表面側に設けられた不透明石英ガラス層と、ルツボの内表面側に設けられた透明石英ガラス層と、ルツボの上端部の外表面側に設けられたムライト質な補強層とを形成する工程とを備えることを特徴としている。 Further, in order to solve the above-mentioned problem, the method for manufacturing a composite crucible according to the present invention provides a predetermined position in the mold corresponding to the upper end of the crucible while rotating a mold having a cavity matched to the shape of the composite crucible. Filling a mullite raw material powder containing alumina powder and quartz powder at a predetermined ratio, and filling a second quartz powder in a lower region below the upper region filled with the mullite powder; and Filling the third quartz powder inside the layer of mullite raw material powder and the second quartz powder, and heating and melting the mullite raw material powder, the second quartz powder and the third quartz powder. An opaque quartz glass layer provided on the outer surface side of the crucible; a transparent quartz glass layer provided on the inner surface side of the crucible; and a mullite provided on the outer surface side of the upper end of the crucible. It is characterized by comprising a step of forming a strong layer.
さらにまた、本発明による複合ルツボの製造方法は、側壁部及び底部を有する石英ガラスルツボ本体を形成する工程と、アルミナとシリカを主成分とする組成物を焼結して得られるムライト質な材料からなるリング状の補強部材を形成する工程と、前記石英ルツボ本体の上端部の外周面側に前記補強部材を接合する工程とを備えることを特徴とする。 Furthermore, the method for producing a composite crucible according to the present invention comprises a step of forming a quartz glass crucible body having a side wall and a bottom, and a mullite material obtained by sintering a composition mainly composed of alumina and silica. And a step of joining the reinforcing member to the outer peripheral surface side of the upper end portion of the quartz crucible main body.
以上のように、本発明によれば、耐熱強度が高いことによって長時間の使用が可能であり、低コストで製造可能な石英ガラスに変わる新たな材料を用いた複合ルツボ及びその製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a composite crucible using a new material that can be used for a long time due to high heat resistance and can be manufactured at low cost, and a method for manufacturing the same are provided. can do.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態による複合ルツボの構造を示す略断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the composite crucible according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、複合ルツボ10は、側壁部11A及び底部11Bを有し、シリコン融液を支持する容器としての基本形状を有している。側壁部11Aは、ルツボの中心軸(Z軸)と平行な円筒状の部分であり、ルツボの底部11Bは、ルツボの中心軸との交点を含む比較的平坦な部分である。底部11Bと側壁部11Aとの間には、側壁部11Aの直径が徐々に小さくなる部分である湾曲部11Cが設けられている。ルツボの肉厚は部位によっても異なるが、5mm以上であることが好ましい。通常、口径16インチ(約400mm)以上の中型又は大型ルツボの肉厚は5mm以上であり、これらのルツボは長時間の製造に好ましく使用され、本発明による効果が顕著だからである。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態による複合ルツボ10の特徴は、石英ガラスルツボを基本構造とし、その補強部材としてムライト(3Al2O3・2SiO2)を用いた点にある。そのため、複合ルツボ10は、シリコン融液を支持するための石英ガラスルツボ本体11と、石英ガラスルツボ本体11の上端部に設けられたムライト質な補強層14とを備えている。なお、「複合ルツボ」とは、従来の石英ガラスのみを材料とするのではなく、ムライトと石英ガラスとを用いて複合的に構成されたルツボであることを意味するものに過ぎず、当該名称によって本発明が限定的に解釈されるべきものではない。
A feature of the
石英ガラスルツボ本体11は、ルツボの外表面側に設けられた不透明石英ガラス層12と、ルツボの内表面側に設けられた透明石英ガラス層13とを備えている。図示のように、不透明石英ガラス層12及び補強層14はルツボ外層を構成しており、透明石英ガラス層13は、不透明石英ガラス層12及び補強層14の内表面を覆うルツボ内層を構成している。
The quartz
不透明石英ガラス層12は、多数の微小な気泡を内包する非晶質シリカガラス層である。本明細書において「不透明」とは、石英ガラス中に多数の気泡が内在し、見かけ上白濁した状態を意味する。不透明石英ガラス層12は、ルツボ外周に配置されたヒータからの熱を石英ガラスルツボ中のシリコン融液に均一に伝達する役割を果たす。不透明石英ガラス層12は透明石英ガラス層13に比べて熱容量が大きいことから、シリコン融液の温度を容易に制御することができる。
The opaque
不透明石英ガラス層12の気泡含有率は透明石英ガラス層13よりも高く、その機能を発揮できる限りにおいて特に限定されないが、0.7%以上であることが好ましい。不透明石英ガラス層12の気泡含有率が0.7%未満では不透明石英ガラス層12の機能を発揮できないからである。なお、不透明石英ガラス層12の気泡含有率は比重から求めることができる。ルツボから単位体積(1cm3)の不透明石英ガラス片を切り出し、その質量がAであるとき、気泡を内包しない石英ガラスの比重B=2.21g/cm3であるとすると、気泡含有率はP(%)=(A/B)×100となる。
The bubble content of the opaque
透明石英ガラス層13は、実質的に気泡を含まない非晶質シリカガラス層である。透明石英ガラス層13によれば、ルツボ内表面から剥離する石英片の増加を防止することができ、シリコン単結晶化率を高めることができる。ここで、「実質的に気泡を含まない」とは、気泡が原因で単結晶化率が低下しない程度の気泡含有率及び気泡サイズであることを意味し、特に限定されるものではないが、気泡含有率が0.1%以下であり、気泡の平均直径が100μm以下であることが好ましい。なお、透明石英ガラス層13の気泡含有率は、光学的検出手段を用いて非破壊的に測定することができる。光学的検出手段としては受光レンズ及び撮像部を含む光学カメラを用い、表面から一定深さに至るまでの気泡含有率を測定するには、受光レンズの焦点を表面から深さ方向に走査すればよい。撮像された画像データは画像処理装置において画像処理され、気泡含有率が算出される。
The transparent
不透明石英ガラス層12から透明石英ガラス層13への気泡含有率の変化は比較的急峻であり、透明石英ガラス層13の気泡含有率が増加し始めた位置からルツボの外表面側に向かって30μm程度進んだところでほぼ不透明石英ガラス層12の気泡含有率に達する。したがって、不透明石英ガラス層12と透明石英ガラス層13との境界は明確であり、目視にて容易に区別できる。
The change in the bubble content from the opaque
透明石英ガラス層13は天然石英ガラスであってもよく、合成石英ガラスであってもよい。天然石英ガラスとは、ケイ石、天然水晶等の天然質シリカを原料として製造されたシリカガラスを意味する。一般に天然石英は合成石英に比べて金属不純物の濃度が高く、OH基の濃度が低いという特性を有している。例えば、天然石英に含まれるAlの含有量は1ppm以上、アルカリ金属(Na,K及びLi)の含有量はそれぞれ0.05ppm以上、OH基の含有量は60ppm未満である。天然石英は、合成石英に比べて高温における粘性が高いことから、ルツボ全体の耐熱強度を高めることができる。また、天然質原料は合成石英に比べて安価であり、コスト面でも有利である。
The transparent
一方、合成石英ガラスとは、例えばケイ素アルコキシドの加水分解により得られた合成質シリカを原料として製造されたシリカガラスを意味する。一般に合成石英は天然石英に比べて金属不純物の濃度が低く、OH基の濃度が高いという特性を有している。例えば、合成石英に含まれる各金属不純物の含有量は0.05ppm未満であり、OH基の含有量は30ppm以上である。ただし、Al等の金属不純物が添加された合成石英も知られていることから、合成石英か否かは一つの要素に基づいて判断されるべきものではなく、複数の要素に基づいて総合的に判断されるべきものである。合成石英ガラスは天然石英ガラスと比べて不純物が非常に少ないことから、ルツボからシリコン融液中へ溶出する不純物の増加を防止することができ、シリコン単結晶化率を高めることができる。 On the other hand, synthetic quartz glass means silica glass produced using, for example, synthetic silica obtained by hydrolysis of silicon alkoxide as a raw material. In general, synthetic quartz has the characteristics that the concentration of metal impurities is lower than that of natural quartz and the concentration of OH groups is high. For example, the content of each metal impurity contained in synthetic quartz is less than 0.05 ppm, and the content of OH groups is 30 ppm or more. However, since synthetic quartz to which metal impurities such as Al are added is also known, whether or not it is synthetic quartz should not be determined based on one element, but comprehensively based on a plurality of elements. It should be judged. Since synthetic quartz glass has very few impurities compared to natural quartz glass, it is possible to prevent an increase in impurities eluted from the crucible into the silicon melt, and to increase the silicon single crystallization rate.
透明石英ガラス層13に含まれるアルカリ金属(Na,K及びLi)の濃度はそれぞれ0.05ppm以下であることが好ましい。ルツボ本体11にアルカリ金属が多量に含まれるとルツボからシリコン融液中へ溶出する不純物が増加し、シリコン単結晶の品質低下をもたらすからである。半導体デバイス用シリコン単結晶の引き上げに用いるルツボには上記条件が要求されるが、太陽電池用シリコン結晶の引き上げに用いるルツボの場合には、比較的多くのアルカリ金属が含まれていても問題ない。
The concentration of alkali metals (Na, K and Li) contained in the transparent
透明石英ガラス層13の厚さは0.5mm以上であることが好ましい。透明石英ガラス層13が0.5mmよりも薄い場合には、シリコン単結晶の引き上げ中に透明石英ガラス層13が溶損し切ってルツボ本体11が露出するおそれがあるからである。なお、透明石英ガラス層13の厚さは側壁部11Aから底部11Bまで一定である必要はなく、例えば、湾曲部11Cにおける透明石英ガラス層13の厚さが、側壁部11Aや底部11Bにおける透明石英ガラス層13よりも厚く構成されていてもよい。
The thickness of the transparent
複合ルツボ10の上端部の外表面側には補強層14が設けられている。補強層14はアルミナとシリカを主成分とするムライト質な材料からなり、ルツボのリム上端から例えば下方5〜10cmまでの範囲に設けられている。
A reinforcing
ムライトは二酸化ケイ素(SiO2)と酸化アルミニウム(Al2O3)とを所定の比率で含む化合物である。ムライトは白色の不透明な材料であって、融点は1850℃である。そのため、石英ガラスよりも耐熱強度が高い。ムライトは石英ガラスに比べて高温における粘性が高いことから、ルツボ全体の耐熱強度を高めることができる。また、ムライトは石英に比べて安価であり、コスト面でも非常に有利である。 Mullite is a compound containing silicon dioxide (SiO 2 ) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) in a predetermined ratio. Mullite is a white opaque material with a melting point of 1850 ° C. Therefore, the heat resistance strength is higher than that of quartz glass. Since mullite has a higher viscosity at high temperatures than quartz glass, the heat resistance of the entire crucible can be increased. In addition, mullite is less expensive than quartz and is very advantageous in terms of cost.
ムライトの熱膨張率はSiO2とAl2O3との比率によって異なるが、4.3〜4.9(10−6K−1)であることが知られている。これに対し、Al2O3の熱膨張率は7.8であり、石英ガラスの熱膨張率は0.56である。ムライトの熱膨張率は石英ガラスよりも大きいが、両者の接合性は良好であり、加熱時及び冷却時の温度を適切に制御すれば熱膨張率の違いによる石英ガラスルツボ本体11と補強層14との剥離を防止することができる。ただし、上記熱膨張率の違いを考慮すれば、両者の接合面はできるだけ少ない方がよく、そのため、補強層14はルツボ全体ではなくリム上端だけに設けられている。
The thermal expansion coefficient of mullite is known to be 4.3 to 4.9 (10 −6 K −1 ), although it varies depending on the ratio between SiO 2 and Al 2 O 3 . On the other hand, the thermal expansion coefficient of Al 2 O 3 is 7.8, and the thermal expansion coefficient of quartz glass is 0.56. Although the thermal expansion coefficient of mullite is larger than that of quartz glass, the bonding property between the two is good. If the temperature during heating and cooling is appropriately controlled, the quartz
補強層14の高さH1は、ルツボの側壁部11Aの高さH2に対して、0.1H2以上且つ0.5H2以下であることが好ましい。補強層14の高さH1がルツボの側壁部11Aの高さH2に対して0.1H2以下の場合には、補強層14としての機能を有効に発揮できず、側壁部の内倒れが生じるおそれがあるからである。一方、ルツボは例えばCZ法においてグラファイトサセプタ内に収容され、ルツボの底部11Bや湾曲部11Cの外表面はグラファイトサセプタに支持され、さらにルツボの底部11Bや湾曲部11Cの内表面はシリコン融液と長時間接触し、シリコン融液の自重を受けるため、変形は生じにくい。そのため、底部11Bや湾曲部11Cを補強する必要性は低い。むしろ、ルツボの側壁部11Aの高さH2に対して0.5H2を超える場合には、ルツボの加熱時に両者の熱膨張率の違いによって熱応力がかかり、ルツボ側壁部の割れが生じる可能性が高い。また、ムライトに含まれるアルミニウムはシリコン結晶に対する不純物であるため、ムライトの使用は必要最小限に留める必要がある。このような理由から、補強層14の高さH1は0.5H2以下が好ましいとされる。
The height H 1 of the reinforcing
図2は、補強層14中のAlの厚さ方向の濃度変化を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing changes in the concentration of Al in the reinforcing
図2に示すように、ムライト質な補強層14に含まれるアルミニウムの濃度は、外表面から内表面に向かって低下する濃度勾配を有してもよい。このように構成した場合には、ルツボ本体11の内表面付近の熱膨張率が石英ガラスの熱膨張率に近づくので、熱膨張率の違いによる層間剥離を防止することができ、両者の接合力を高めることができる。また、ルツボ内表面側のAl濃度が低いことから、ルツボ内のシリコン融液がAlで汚染されることを防止することができる。
As shown in FIG. 2, the concentration of aluminum contained in the
本実施形態による複合ルツボ10は、石英ガラスからなるルツボ本体11の補強部材としてムライトを用いているので、従来の石英ガラスルツボよりも高温下での耐久性に優れている。したがって、シリコン原料を追加チャージするマルチプリング(multi-pulling)法によってひとつのルツボから複数本のシリコン単結晶を引き上げることが可能となり、シリコン単結晶の製造コストを大幅に低減することができる。さらに、ルツボの大部分が石英ガラスによって構成されているので、これまでの石英ガラスルツボと同様に取り扱うことができ、シリコン単結晶引き上げ時の温度制御条件を大幅に変更する必要はない。
Since the
ルツボ上端部にムライト質な補強層14を有する複合ルツボ10は、石英ガラスのみからなるルツボと比べると不純物濃度(Al濃度)が高いことから、半導体デバイス用シリコン単結晶の引き上げに好適なルツボとは言い難い。しかしながら、シリコン融液と接するルツボ内表面は透明石英ガラス層で覆われており、シリコン融液への不純物の溶出をある程度防止することができる。したがって、太陽電池用シリコン結晶のような不純物に対する許容度が高いシリコン結晶の引き上げには好適である。さらに、ムライトは石英原料に比べて安価であることから、コスト面でも有利であり、最終的には低価格なシリコンウェハーを提供することが可能となる。
Since the
次に、図3及び図4を参照しながら、複合ルツボ10の製造方法について詳細に説明する。
Next, the manufacturing method of the
図3は、複合ルツボ10の製造工程を概略的に示すフローチャートである。また、図4(a)乃至(c)は、複合ルツボ10の製造方法を説明するための模式図である。
FIG. 3 is a flowchart schematically showing the manufacturing process of the
複合ルツボ10は回転モールド法によって製造することができる。回転モールド法では、図4(a)に示すように、ルツボの外形に合わせたキャビティを有するカーボンモールド16を用意し、モールド16を回転させながらルツボの原料粉を充填し、モールドの内面に沿った原料粉の層を形成する。このとき、ルツボ上端部に相当するキャビティ上部領域にムライト原料粉15aを充填し、上端領域よりも下方の領域に石英粉(第2の石英粉)15bを充填する(ステップS11)。特に、石英粉15bを先に充填した後、ムライト原料粉15aを充填する。カーボンモールド16は一定速度で回転しているので、充填された原料粉は遠心力によって内面に張り付いたまま一定の位置に留まり、その形状が維持される。
The
ムライト原料粉15aは、アルミナ粉と石英粉(第1の石英粉)とを3:2の元素比率で混合した原料粉である。図2に示したように、補強層内のAl濃度をルツボの肉厚方向に対して異ならせる場合には、アルミナ粉と石英粉の比率が異なる複数のムライト原料粉を用意し、これらを順番に投入することで実現することできる。また、石英粉15bとしては天然石英粉を用いることが好ましい。 The mullite raw material powder 15a is a raw material powder obtained by mixing alumina powder and quartz powder (first quartz powder) at an element ratio of 3: 2. As shown in FIG. 2, in order to vary the Al concentration in the reinforcing layer with respect to the thickness direction of the crucible, prepare a plurality of mullite raw material powders having different ratios of alumina powder and quartz powder, and in order It can be realized by putting it in Further, it is preferable to use natural quartz powder as the quartz powder 15b.
次に、図4(b)に示すように、不透明石英ガラス層12の原料となるムライト原料粉15a及び石英粉15bの層が形成されたモールド16内に透明石英ガラス層13の原料となる石英粉15c(第3の石英粉)を充填し、石英粉の層をさらに厚くする(ステップS12)。石英粉15cは、所定の厚さにてモールド内全体に充填される。石英粉15cは、天然石英粉であってもよく、合成石英粉であってもよい。
Next, as shown in FIG. 4 (b), quartz used as a raw material for the transparent
その後、図4(c)に示すように、キャビティ内にアーク電極17を設置し、モールド内を1720℃以上の温度で加熱して原料粉をアーク溶融する。また、この加熱と同時にモールドに設けた通気孔を通じて石英粉の層内を脱気することにより、ルツボ内表面の気泡を除去し、実質的に気泡を含まない透明石英ガラス層13を形成する(ステップS13)。その後、加熱を続けながら脱気のための減圧を弱め又は停止し、気泡を残留させることにより、多数の微小な気泡を内包する不透明石英ガラス層12を形成する(ステップS14)。このとき、補強層14内にも多数の微小な気泡が残留する。その後、ルツボのリムをカットして、ルツボ上端の高さをそろえる。(ステップS15)。以上により、本実施形態による複合ルツボ10が完成する。
Then, as shown in FIG.4 (c), the
このように、本実施形態による複合ルツボの製造方法は、石英ガラス層と共にムライト質な補強層をアーク溶融により形成するので、従来の石英ガラスルツボの品質を維持しつつ、高温下での耐久性に優れた高品質なルツボを効率良く製造することができる。 As described above, the method of manufacturing the composite crucible according to the present embodiment forms the mullite reinforcing layer together with the quartz glass layer by arc melting, so that the durability at high temperature is maintained while maintaining the quality of the conventional quartz glass crucible. High-quality crucibles with excellent resistance can be produced efficiently.
次に、本発明の第2の実施形態による複合ルツボについて詳細に説明する。 Next, the composite crucible according to the second embodiment of the present invention will be described in detail.
図5は、本発明の第2の実施形態による複合ルツボの構造を示す略断面図である。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the composite crucible according to the second embodiment of the present invention.
図5に示すように、本実施形態による複合ルツボ20の特徴は、不透明石英ガラス層12とその上方の補強層14との間に緩衝層18が設けられている点にある。緩衝層18は、ムライト質な補強層14に含まれるAl濃度が、上方から下方に向かって徐々に低くなる層である。図2は、ルツボの厚み方向の濃度勾配を有する場合を示しているが、緩衝層18にはこのような濃度勾配が上下方向に形成されている。この構成によれば、不透明石英ガラス層12とムライト質な補強層14との熱膨張率の違いを吸収することができ、両者の接合界面での熱応力による割れを防止することができる。
As shown in FIG. 5, the
図6は、本発明の第3の実施形態による複合ルツボの構造を示す略断面図である。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the composite crucible according to the third embodiment of the present invention.
図6に示すように、本実施形態による複合ルツボ30の特徴は、石英ガラスルツボ本体11の外側にムライト質な補強層14が設けられている点にある。そのため、補強層14は石英ガラスルツボ本体11の外層を構成する不透明石英ガラス層12の外表面に接している。補強層14は、石英ガラスルツボ本体11とは別に用意されたリング状の部材を石英ガラスルツボの外表面に接合し、一体化させたものである。その他の構成は第1の実施形態による複合ルツボ10と実質的に同一であるため、同一の番号に同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 6, the characteristic of the
図7は、複合ルツボ30の製造方法を説明するためのフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the
図7に示すように、複合ルツボ30の製造では、まず石英ガラスルツボ本体11を作製する(ステップS21)。石英ガラスルツボ本体11は上記回転モールド法により作製することができる。第1の実施形態と異なり、不透明石英ガラス層12はリム上端まで形成されているが、それ以外の構成は実質同一である。
As shown in FIG. 7, in the manufacture of the
次に、補強層14となるムライト質なリング状の補強部材を作製する(ステップS22)。ムライト質な補強部材は例えばスリップキャスト法により作製することができる。スリップキャスト法はセラミック焼結体の成形方法としてよく知られている。通常、石膏等の吸水性を有する材料からなる型枠を用い、この型枠のキャビティ内に注入したスラリー(セラミック粉末の懸濁液、スリップともいう)から水分を吸収してスラリーを固化することにより行われる。得られた成形体は脱脂処理の後、焼成して最終製品とされる。この方法は、一般的には複雑形状の成形体を製造するのに適しているが、肉厚の成形体を製造するには時間がかかることから、スラリーに一定の圧力をかけながらスリップキャスト成形を行う加圧成形法も知られている。このスリップキャスト加圧成形法によれば、強制的にスラリーを脱水することができ、比較的肉厚の成形体を製造することができる。
Next, a mullite ring-shaped reinforcing member to be the reinforcing
リング状の補強部材をスリップキャスト法により成形する場合、まずムライトの原料となるアルミナ粉と石英粉とを所定の比率で水に分散させてスラリーを作製した後、スラリーに結晶化促進剤を添加してさらに分散させる。さらに、このスラリーを型枠に流し込み、脱水することにより、アルミナとシリカを主成分とする組成物の成形体を得る。本実施形態においては、型枠を回転軸に取り付け、型枠を回転させることで強制的にスラリーを脱水することが好ましい。次に、脱水により固化した成形体をさらに一定時間乾燥させ、脱脂処理した後、1400℃で焼成して、ムライト質な補強部材が完成する。 When forming a ring-shaped reinforcing member by slip casting, first, alumina powder and quartz powder, which are raw materials of mullite, are dispersed in water at a predetermined ratio to prepare a slurry, and then a crystallization accelerator is added to the slurry. And further disperse. Further, the slurry is poured into a mold and dehydrated to obtain a molded body of a composition mainly composed of alumina and silica. In the present embodiment, it is preferable to forcibly dehydrate the slurry by attaching the mold to the rotating shaft and rotating the mold. Next, the molded body solidified by dehydration is further dried for a certain period of time, degreased, and then fired at 1400 ° C. to complete a mullite reinforcing member.
次に、リング状の補強部材を石英ガラスルツボ本体11のリム上端の外側に嵌め込み、両者を接合する。こうして、石英ガラスルツボ本体11の外側に補強層14を形成する。その後、石英ガラスルツボ本体11と補強層14とを一緒にリムカットし、ルツボ上端の高さをそろえる。なお、リムカットされた石英ガラスルツボ本体11に補強部材を嵌め込むときにその高さを調整することでリムの位置をそろえることも可能であるが、高さの調整が難しいため、両者を一緒にカットすることで高さをそろえることが好ましい。以上により、本実施形態による複合ルツボ30が完成する。
Next, a ring-shaped reinforcing member is fitted to the outside of the rim upper end of the quartz glass crucible
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and these are also included in the scope of the present invention. Needless to say.
(実施例1)
複合ルツボのサンプルA1を用意した。ルツボのサイズは、直径16インチ(口径約400mm)、高さ250mm、肉厚は直銅部で6.5mm、湾曲部で8mmm、底部で5mmとした。側壁部の透明石英ガラス層の厚さは0.5mmとし、側壁部の不透明石英ガラス層の厚さは6mmとした。さらに、ルツボの上端部にはムライト質な補強層を設けた。側壁部の高さH2は150mmであり、補強層の高さH1は約15mm(H1≒0.1H2)であった。
Example 1
A composite crucible sample A1 was prepared. The size of the crucible was 16 inches in diameter (diameter of about 400 mm), the height was 250 mm, and the wall thickness was 6.5 mm at the straight copper portion, 8 mm at the curved portion, and 5 mm at the bottom. The thickness of the transparent quartz glass layer on the side wall was 0.5 mm, and the thickness of the opaque quartz glass layer on the side wall was 6 mm. Further, a mullite reinforcing layer was provided at the upper end of the crucible. The height H 2 of the side wall portion was 150 mm, and the height H 1 of the reinforcing layer was about 15 mm (H 1 ≈0.1 H 2 ).
次に、ルツボサンプルA1を炉内で長時間加熱し続け、ルツボの変形状態を確認した。加熱条件は、まず5時間かけて常温から約1580℃までほぼ一定速度で昇温し、1580℃の温度を25時間保持した後、1500℃まで降温し、1500℃の温度を100時間維持した。その後、7時間かけて常温まで一定速度で冷却した。この加熱試験は、ルツボ内にシリコン原料が投入されていない空の状態で行った。ルツボの通常の使用ではシリコン原料が投入され、ルツボの壁面はシリコン融液によって内側から押されているが、シリコン融液が入っていない場合には、そのような押圧力がないため、ルツボの側壁部が内倒れしやすい。このような状態は、シリコン単結晶の引き上げが進み、ルツボ内のシリコン融液が消費された状態と似ている。本加熱試験の結果を表1に示す。 Next, the crucible sample A1 was continuously heated in the furnace for a long time, and the deformation state of the crucible was confirmed. The heating conditions were as follows. First, the temperature was raised from room temperature to about 1580 ° C. over 5 hours at a substantially constant rate, the temperature of 1580 ° C. was maintained for 25 hours, the temperature was lowered to 1500 ° C., and the temperature of 1500 ° C. was maintained for 100 hours. Then, it cooled at normal speed to normal temperature over 7 hours. This heating test was performed in an empty state in which no silicon raw material was charged in the crucible. In normal use of the crucible, silicon raw material is charged and the wall surface of the crucible is pushed from the inside by the silicon melt, but when there is no silicon melt, there is no such pressing force, Side wall is easy to fall inward. Such a state is similar to the state where the silicon single crystal has been pulled up and the silicon melt in the crucible has been consumed. The results of this heating test are shown in Table 1.
表1に示すように、ルツボ上端部の外表面側に形成された高さ約15mmのムライト質な補強層を有するルツボサンプルA1では、上記加熱試験において肉眼で観察できる内倒れ、座屈等の変形は生じなかった。また側壁部の割れもなかった。 As shown in Table 1, in the crucible sample A1 having a mullite reinforcing layer having a height of about 15 mm formed on the outer surface side of the upper end portion of the crucible, inclining, buckling, etc. that can be observed with the naked eye in the heating test No deformation occurred. Moreover, there was no crack of the side wall.
(実施例2)
補強層の高さH1が約50mm(H1=0.3H2)である点以外は同一構造を有する複合ルツボのサンプルA2を用意し、実施例1と同様の加熱試験を行った。その結果、表1に示すように、肉眼で観察できる内倒れ、座屈等の変形は生じなかった。また側壁部の割れもなかった。
(Example 2)
A composite crucible sample A2 having the same structure except that the height H 1 of the reinforcing layer was about 50 mm (H 1 = 0.3H 2 ) was prepared, and the same heating test as in Example 1 was performed. As a result, as shown in Table 1, deformation such as inward tilting and buckling that could be observed with the naked eye did not occur. Moreover, there was no crack of the side wall.
(実施例3)
補強層の高さH1が約75mm(H1=0.5H2)である点以外は同一構造を有する複合ルツボのサンプルA3を用意し、実施例1と同様の加熱試験を行った。その結果、表1に示すように、肉眼で観察できる内倒れ、座屈等の変形は生じなかった。また側壁部の割れもなかった。
(Example 3)
A composite crucible sample A3 having the same structure except that the height H 1 of the reinforcing layer was about 75 mm (H 1 = 0.5H 2 ) was prepared, and the same heating test as in Example 1 was performed. As a result, as shown in Table 1, deformation such as inward tilting and buckling that could be observed with the naked eye did not occur. Moreover, there was no crack of the side wall.
(実施例4)
補強層の高さH1が約100mm(H1≒0.7H2)であり、さらに補強層と石英ガラス外層との間に25mmの緩衝層を有する点以外は同一構造を有する複合ルツボのサンプルA4を用意し、実施例1と同様の加熱試験を行った。その結果、表1に示すように、肉眼で観察できる内倒れ、座屈等の変形は生じなかった。
(Example 4)
Sample of a composite crucible having the same structure except that the height H 1 of the reinforcing layer is about 100 mm (H 1 ≈0.7H 2 ) and a buffer layer of 25 mm is provided between the reinforcing layer and the quartz glass outer layer. A4 was prepared and the same heating test as in Example 1 was performed. As a result, as shown in Table 1, deformation such as inward tilting and buckling that could be observed with the naked eye did not occur.
(比較例1)
内層が透明石英ガラス層、外層が不透明石英ガラス層で構成された一般的な石英ガラスルツボのサンプルB1を用意した。ルツボのサイズは、直径16インチ(口径約400mm)、高さ250mm、肉厚は直銅部で6.5mm、湾曲部で8mmm、底部で5mmであった。側壁部の透明石英ガラス層の厚さは0.5mmとし、側壁部の不透明石英ガラス層の厚さは6mmとした。次に、実施例1と同様の加熱試験を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
A general quartz glass crucible sample B1 having an inner layer made of a transparent quartz glass layer and an outer layer made of an opaque quartz glass layer was prepared. The crucible had a diameter of 16 inches (diameter of about 400 mm), a height of 250 mm, and a wall thickness of 6.5 mm at the straight copper portion, 8 mm at the curved portion, and 5 mm at the bottom. The thickness of the transparent quartz glass layer on the side wall was 0.5 mm, and the thickness of the opaque quartz glass layer on the side wall was 6 mm. Next, the same heating test as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 1.
表1に示すように、一般的な石英ガラスルツボのサンプルB1では、長時間の加熱後に側壁部が部分的に内倒れすると共に座屈も生じ、真円度の大幅な低下が見られた。 As shown in Table 1, in a general quartz glass crucible sample B1, the side wall portion partially fell inward after being heated for a long time, buckling occurred, and the roundness was greatly reduced.
(比較例2)
補強層の高さH1が約10mm(H1≒0.07H2)である点以外は同一構造を有する複合ルツボのサンプルB2を用意し、実施例1と同様の加熱試験を行った。その結果、表1に示すように、側壁部が部分的に内倒れし、また座屈も生じていた。
(Comparative Example 2)
A composite crucible sample B2 having the same structure except that the height H 1 of the reinforcing layer was about 10 mm (H 1 ≈0.07H 2 ) was prepared, and the same heating test as in Example 1 was performed. As a result, as shown in Table 1, the side wall portion partially fell inward and buckled.
(比較例3)
補強層の高さH1が約100mm(H1≒0.7H2)である点以外は同一構造を有する複合ルツボのサンプルB3を用意し、実施例1と同様の加熱試験を行った。その結果、表1に示すように、側壁部の内表面に多くの割れが生じていた。
(Comparative Example 3)
A composite crucible sample B3 having the same structure except that the height H 1 of the reinforcing layer was about 100 mm (H 1 ≈0.7H 2 ) was prepared, and the same heating test as in Example 1 was performed. As a result, as shown in Table 1, many cracks occurred on the inner surface of the side wall.
10 複合ルツボ
11 石英ガラスルツボ本体
11A 側壁部
11B 底部
11C 湾曲部
12 不透明石英ガラス層
13 透明石英ガラス層
14 補強層
15a ムライト原料粉
15b 石英粉(第2の石英粉)
15c 石英粉(第3の石英粉)
16 カーボンモールド
17 アーク電極
18 緩衝層
20 複合ルツボ
DESCRIPTION OF
15c quartz powder (third quartz powder)
16
Claims (2)
前記石英ガラスルツボ本体の上端部に設けられ、アルミナとシリカを主成分とするムライト質な材料からなる補強層と、
前記補強層と前記石英ガラスルツボ本体との間に設けられた緩衝層とを備え、
前記石英ガラスルツボ本体は、ルツボの外表面側に設けられた多数の微小な気泡を含む不透明石英ガラス層と、ルツボの内表面側に設けられた透明石英ガラス層とを有し、
前記補強層は、ルツボの肉厚方向に対して前記不透明石英ガラス層と同じ層に設けられ、前記不透明石英ガラス層と共にルツボの外表面を構成しており、
前記補強層の内表面は前記透明石英ガラス層に覆われており、
前記緩衝層は、ルツボの上方から下方に向かってアルミニウム濃度が低下する濃度勾配を有することを特徴とする複合ルツボ。 A quartz glass crucible body having a side wall and a bottom;
A reinforcing layer made of a mullite material mainly composed of alumina and silica, provided at the upper end of the quartz glass crucible body ;
A buffer layer provided between the reinforcing layer and the quartz glass crucible body,
The quartz glass crucible body has an opaque quartz glass layer containing a large number of minute bubbles provided on the outer surface side of the crucible, and a transparent quartz glass layer provided on the inner surface side of the crucible,
The reinforcing layer is provided in the same layer as the opaque quartz glass layer with respect to the thickness direction of the crucible, and constitutes the outer surface of the crucible together with the opaque quartz glass layer,
The inner surface of the reinforcing layer is covered with the transparent quartz glass layer,
The composite crucible , wherein the buffer layer has a concentration gradient in which the aluminum concentration decreases from above to below the crucible.
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